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Brennstoffzellen-Heizung FAQ: 12 Fragen und Antworten

Wann lohnt sich eine Brennstoffzellen-Heizung, was kostet sie und worauf muss ich achten? Und was unterscheidet sie von anderen energieeffizienten Heizungsanlagen? Wir beantworten die wichtigsten Fragen zu der neuen Heiztechnik.

1. Wann lohnt sich eine Brennstoffzellen-Heizung?

Brennstoffzellen-Heizungen sind heute die effizienteste Art, ein Haus zu beheizen. Gleichzeitig erzeugen Brennstoffzellen-Heizgeräte Strom. Laut Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) haben 75 Prozent der Heizkessel in deutschen Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäusern mindestens 15 Jahre auf dem Buckel und verschwenden unnötig viel Energie. Wenn Sie Ihren veralteten Heizkessel gegen ein modernes Brennstoffzellen-Heizgerät tauschen, können Sie also kräftig Heiz- und zugleich Stromkosten sparen.

Durch die gemeinsame Strom- und Wärmeerzeugung direkt am Ort des Verbrauchs und einen hohen Wirkungsgrad kann eine Brennstoffzellen-Heizung die jährlichen Energiekosten laut Herstellern um 40 bis 50 Prozent senken. Mithilfe staatlicher Förderung sollen sich demnach die hohen Investitionskosten über die eingesparte Energie innerhalb weniger Jahre amortisieren. Je mehr Wärme und Strom die Anlagen erzeugen, desto schneller.

Solche theoretischen Berechnungen von Herstellern sind allerdings immer mit Vorsicht zu genießen, wie unsere Beispiele in der Tabelle zeigen. Demnach kommt es vor allem auf den Zustand und die Größe des Gebäudes an. Je schlechter der energetische Zustand und je größer die beheizte Fläche ist, desto größer ist der Wärmebedarf – und desto eher rechnet sich eine Brennstoffzellen-Heizung. Allerdings nur, wenn auch der Strombedarf vergleichsweise groß ist. Wichtig ist, dass die Leistung der Brennstoffzellen-Heizung zum Gebäude passt.

Durchschnittlicher jährlicher Überschuss einer Brennstoffzellen-Heizung*

Baujahr 120 m2 150 m2 200 m2
vor 1977 -95 € 110 € 451 €
1977-1983 -135 € 59 € 384 €
1984-1994 -207 € -30 € 265 €
1995-2001 -350 € -209 € 26 €
ab 2002 -480 € -372 € -191 €

Empfehlenswert ist es deshalb, zunächst gemeinsam mit einem erfahrenen Energieberater den Gesamtenergiebedarf (Wärme und Strom) und die genauen Gesamtkosten zu prüfen. Entscheidend ist allerdings auch, wie sich die Energiepreise entwickeln: Steigen die Gaspreise, dann rechnet sich eine Brennstoffzellen-Heizung seltener; steigen die Strompreise, dann häufiger. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist die Spreizung der Preise.

* Für die Berechnungen zur Wirtschaftlichkeit über zwanzig Jahre im Vergleich zur Erneuerung eines Brennwertkessels wurden der durchschnittliche energetische Gebäudezustand/Wärmebedarf entsprechend der Baujahre (Heizspiegel für Deutschland 2017), konstante Energiepreise (Gas: 0,0746 Euro/kWh; Strom: 0,293 Euro/kWh), der für einen 4-Personen-Haushalt typische Stromverbrauch (Stromspiegel für Deutschland 2017: 4.000 kWh/Jahr) und niedrige Wartungskosten (300 Euro/Jahr) angenommen.

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2. Sind Brennstoffzellen-Heizungen etwas für die Zukunft – oder ist ein Kauf schon jetzt sinnvoll?

Vor wenigen Jahren waren Brennstoffzellen-Heizgeräte noch doppelt so teuer wie heute. Inzwischen sind die Anlagen marktreif. Mehr Hersteller und höhere Stückzahlen haben die Preise stark sinken lassen. In Zukunft werden sie wohl noch niedriger ausfallen, wenn die Entwicklung der High-Tech-Anlagen weiter voranschreitet und die Stückzahlen steigen.

Sinken die Preise von Brennstoffzellen-Heizungen, dürften jedoch auch die staatlichen Zuschüsse niedriger ausfallen – ähnlich wie bei Photovoltaikanlagen. Wer also noch einige Jahre wartet, sollte mit weniger staatlicher Förderung für Brennstoffzellen-Heizungen rechnen. Aber egal, ob Sie sich jetzt oder erst in der Zukunft für eine Brennstoffzellen-Heizung entscheiden: Ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit ist in erster Linie der Gesamtenergiebedarf (siehe Frage 5).

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3. Ist die Entwicklung von Brennstoffzellen-Heizungen schon abgeschlossen? Sind sie ausgereift?

Experte erklärt den Eigentümern die Brennstoffzellenheizung.(c) EnBW / Vaillant

Brennstoffzellen-Heizungen haben sich in den vergangenen zehn Jahren enorm weiter entwickelt. Entscheidend dafür war ein von der Bundesregierung initiierter Praxistest. Bei dem Callux-Projekt wurden zwischen 2008 und 2016 fast 500 Brennstoffzellen-Heizungen verschiedener Hersteller getestet – und zwar in Eigenheimen statt in Laboren.

Die Entwicklung von Brennstoffzellen-Heizungen ist sicherlich noch lange nicht abgeschlossen – wie bei vielen anderen Produkten auch. Im Praxistest haben sie aber bereits die notwendige Langlebigkeit unter Beweis gestellt und es gab deutliche Fortschritte bei Kosten, Emissionen, Wirkungsgrad, Größe und Gewicht. Auch unabhängige Energieberater halten die Geräte für marktreif. Dafür spricht auch der zunehmende Einsatz moderner Brennstoffzellen in anderen Bereichen wie der Mobilität (Züge und Flugzeuge).

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4. Wie teuer ist ein Brennstoffzellen-Heizgerät?

Inzwischen gibt es Brennstoffzellen-Heizungen inklusive Einbau ab etwa 30.000 Euro – abzüglich Förderung. Bei welcher genauen Summe Hausbesitzer für Heizgerät, Installation und laufende Kosten landen, erfahren sie nur direkt beim Anbieter. Denn die Hersteller geben die High-Tech-Anlagen ausschließlich über Fachhändler und Monteure ab, die das Gerät dann inklusive Planung und Einbau anbieten. Für den Kauf gibt es eine lukrative Förderung. Eine Alternative zum Kauf ist das Contracting. Dabei übernimmt zum Beispiel ein Energieversorger die Investitionskosten, Betrieb und Wartung. Der Hauseigentümer zahlt in der Regel nur einen monatlichen Beitrag.

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5. Für wen eignen sich Brennstoffzellen-Heizungen?

Eine Brennstoffzellen-Heizung im Keller(c) EnBW / Vaillant

Grundsätzlich eignen sich Brennstoffzellen-Heizungen fürs Einfamilienhaus, für Zweifamilienhäuser sowie für Kleingewerbe. Auch für Nichtwohngebäude von kleinen und mittleren Unternehmen, Contractoren und kommunalen Gebietskörperschaften kommen sie infrage. Das können jeweils unsanierte oder teilsanierte Altbauten oder auch Neubauten sein. Wichtig ist ein ganzjähriger Wärmebedarf – etwa auch für Dusche, Waschbecken und Badewanne, also keine dezentrale Warmwasserbereitung.

In einem Nullenergiehaus ist der Wärmebedarf zum Beispiel zu niedrig. Denn Brennstoffzellen-Heizungen produzieren Tag und Nacht Wärme, die dann nicht ausreichend abgenommen wird. Der Strombedarf sollte ebenfalls nicht zu niedrig sein, da auch permanent Strom erzeugt wird. Für einen Einpersonenhaushalt mit wenigen elektronischen Geräten lohnt sich eine Brennstoffzellen-Heizung deswegen eher nicht. Es gibt allerdings auch Brennstoffzellen-Heizungen mit einer geringeren Leistung. So können sie sich auch bei einem niedrigeren Bedarf an Strom und Wärme rechnen.

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6. Was muss ich beim Kauf einer Brennstoffzellen-Heizung beachten?

Prüfen Sie vor dem Kauf, ob Ihr Haus bereits über einen Erdgasanschluss verfügt. Klären Sie gegebenenfalls vorher bei Ihrem örtlichen Energieversorger ab, ob Erdgas bis zu Ihnen gelegt werden kann und welche Kosten dafür entstehen.

Klären Sie auch frühzeitig die genauen Leistungen und Kosten eines Wartungsvertrags. Der ist Voraussetzung für die KfW-Förderung – und sorgt für zusätzliche laufende Kosten von rund 300 bis 600 Euro pro Jahr – und die können für die Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend sein, wie unsere Beispiele (siehe Tabelle) zeigen. Denn dort liegt der durchschnittliche jährliche Überschuss nur bei 46 Euro (bei 300 Euro Kosten pro Jahr für die Wartung).

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7. Gibt es Besonderheiten beim Einbau der Brennstoffzellen-Heizung?

Brennstoffzellen-Heizungen benötigen einen Erdgasanschluss (siehe vorherige Frage). Sie lassen sich unkompliziert an ein vorhandenes Heizsystem mit Warmwasser-Leitungen für Fußboden- oder Wandheizungen anschließen.

Die Brennstoffzellen-Heizgeräte für Ein- und Zweifamilienhäuser nehmen oft nur einen Quadratmeter Fläche ein. Außerdem arbeiten sie sehr leise und benötigen keinen weiteren Lärmschutz wie Lärmkapseln. Prinzipiell lassen sich Brennstoffzellen-Heizungen deshalb auch direkt im Wohnraum oder etwa im Dachgeschoss aufstellen.

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8. Welche Fördermittel für Brennstoffzellen-Heizungen gibt es?

Infografik: Beispielrechnung für Zuschüsse für Brennstoffzellen-Heizgeräte.(c) IBZ

Dank hoher Förderung für Brennstoffzellen-Heizungen lassen sich die Kosten für eine  um 30 bis 50 Prozent senken. Am lukrativsten ist für die meisten Hauseigentümer das KfW-Programm „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Brennstoffzelle (433)“. Für eine durchschnittliche Brennstoffzellen-Heizung gibt es darüber einen staatlichen Zuschuss von 7.000 bis 10.000 Euro. Seit Juli 2017 werden auch Nichtwohngebäude gefördert.

Der KfW-Zuschuss darf mit der Vergütung für KWK-Anlagen nach dem Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz (KWKG) kombiniert werden, mit anderen Förderprogrammen hingegen nicht.

Alternativ können Sie auch die Förderung für Mini-KWK-Anlagen durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) in Anspruch nehmen. Wenn Sie noch andere Fördermittel von Ländern, Kommunen oder Energieversorgern nutzen wollen, kann das sinnvoll sein.

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9. Welche Arten von Brennstoffzellen-Heizungen gibt es und wie unterscheiden sich die Geräte?

Für die Hausenergieversorgung bis zehn Kilowatt elektrisch kommen zwei Brennstoffzellen-Typen zum Einsatz: die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) und die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC). Sie unterscheiden sich vor allem in der Betriebstemperatur und in der Art des Elektrolyten – und haben dadurch jeweils Vor- und Nachteile. Diese Vor- und Nachteile spielen jedoch für den Betrieb in Gebäuden eine eher untergeordnete Rolle. Denn dort werden Brennstoffzellen mit auf den jeweiligen Wärmebedarf abgestimmten Pufferspeichern und integrierten Brennwertkesseln verbaut. Die meisten derzeit erhältlichen Brennstoffzellen-Heizungen arbeiten mit SOFC-Technologie. Drei von acht Herstellern setzen dagegen auf PEMFC.

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10. Worin unterscheiden sich Brennstoffzellen-Heizungen von anderen Heizmöglichkeiten?

Brennstoffzellen-Heizungen erzeugen wie herkömmliche Blockheizkraftwerke (BHKW) sowohl Wärme als auch Strom. Sie beide sind also Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen. Der elektrische Wirkungsgrad einer Brennstoffzellen-Heizung liegt jedoch deutlich höher als der eines vergleichbaren BHKW.

Fertigung der Zellstapel (engl. Stacks) am Fraunhofer IKTS.(c) Fraunhofer IKTS

Ein Vorteil der Brennstoffzellen-Heizung gegenüber einem BHKW ist das Fehlen rotierender Teile. Das bedeutet einen geringeren Verschleiß. Allerdings ist auch die Lebensdauer der Brennstoffzellen-Stacks begrenzt. Der Austausch wird jedoch in der Regel mit der Garantie oder über den Wartungsvertrag abgedeckt. Gemeinsam haben diese beiden Heizmöglichkeiten, dass sie für rund 25 Prozent weniger CO2-Emissionen sorgen als ein Gas-Brennwertkessel und konventionelle Stromerzeugung.

Die Brennwerttechnik ermöglicht es ebenfalls, auf effiziente Art zu heizen. Im Gegensatz zu BHKW und Brennstoffzellen-Heizungen erzeugen Brennwertkessel allerdings ausschließlich Wärme und keinen Strom. Auch sie arbeiten mit Verbrennung. Im Vergleich zu herkömmlichen Gas-oder Öl-Heizkesseln ohne Brennwerttechnik nutzen sie zusätzlich die dabei entstehende Wärme aus dem Wasserdampf. Dadurch erreichen Brennwertkessel einen höheren thermischen Nutzungsgrad, sorgen aber für mehr CO2-Emissionen als BHKW und Brennstoffzellen-Heizung, wenn man auch den Strombedarf betrachtet.

Wird ein Gas-Brennwertkessel mit einer Photovoltaikanlage kombiniert, liegt der Vorteil von BHKW und Brennstoffzellen-Heizung bei der konstanten Stromproduktion. Die Photovoltaikanlage liefert dagegen im Winter nur sehr wenig Strom, so dass viel Strom hinzugekauft werden muss.

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11. Warum decken Brennstoffzellen nur den Grundbedarf an Wärme und Strom?

Die maximale Leistung einer Brennstoffzelle für den Haushaltsbedarf beträgt etwa 1 Kilowatt (kW) elektrisch (Strom) und 1 kW thermisch (Wärme). Ein Wasserkocher oder Toaster benötigt etwa 2 kW Strom. Dieser Spitzenbedarf wird jedoch nur für wenige Minuten am Tag abgerufen. Fürs Heizen werden an extrem kalten Tagen 6 bis 12 kW Wärme benötigt (je nach Gebäudegröße und Zustand).

Um 100 Prozent des Bedarfs an Wärme und Strom abdecken zu können, müssten Brennstoffzellen-Heizungen also deutlich leistungsfähiger sein. Möglich wäre das, aber auch wesentlich teurer und unwirtschaftlich. Deshalb sind in Brennstoffzellen-Heizungen für Lastspitzen bei der Wärme Gas-Brennwertkessel meist integriert. Bei höherem Bedarf an Strom wird dieser aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen.

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12. Sind Brennstoffzellen nicht zu gefährlich für Einfamilienhäuser?

In Brennstoffzellen-Heizungen kommt zwar Wasserstoff zum Einsatz, aber nicht in größeren Mengen oder über einen längeren Zeitraum. Deswegen besteht keine Gefahr und es sind auch keine Explosionen bekannt. Bei SOFC-Brennstoffzellen kommt es zu höheren Arbeitstemperaturen als bei PEMFC. Bei der Verbrennung von Erdgas sind die Temperaturen jedoch ähnlich hoch und gelten als unproblematisch.

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Autoren: Kristina Simons und Marcus Franken

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